Dynamische Auswuchtung: werden die rotierenden Teile eines Motors oder anderer mechanischer Geräte ausgewuchtet, damit sie ohne abnormale Vibrationen arbeiten können. Es ist ein entscheidender Prozess für die Lebensdauer eines Motors, da abnormale Vibrationen frühzeitig mechanische Schäden verursachen können.
Gehen wir ins Detail, um die Ursachen und Auswirkungen des Ungleichgewichts zu verstehen und um herauszufinden, wie man einen dynamischen Ausgleich erreicht.
Was ist ein Ungleichgewicht, das dem dynamischen Gleichgewicht entgegenwirkt?
Für diejenigen, die es nicht wissen: Unwucht ist ein Phänomen, das bei jedem Objekt auftritt, das eine Rotationsbewegung ausführt. Ein Beispiel dafür sind die Vibrationen, die Autoreifen während der Fahrt erzeugen, wenn sie nicht ausgewuchtet sind. Vielleicht haben wir gesehen, wie unser Mechaniker dieses Problem behebt, wenn er unsere Reifen für die Saison wechselt. Um die Unannehmlichkeiten zu beseitigen und die Fahrt reibungslos zu gestalten, führt er eine Maßnahme zum dynamisches Auswuchten durch.
Da eine Unwucht eine Zentrifugalkraft erzeugt, die linear mit der Größe der „Unwuchtmasse“ und quadratisch mit der Anzahl der Umdrehungen zunimmt, ist die Unwucht umso größer, je schneller sich ein Rotor dreht. Aus diesem Grund und damit die Mechanismen, die wir täglich benutzen, präzise und reibungslos funktionieren, ist es notwendig, dass die einzelnen Elemente, aus denen sie bestehen, auch unter dem Gesichtspunkt des dynamischen Verhaltens analysiert werden. Die Lösung heißt dynamisches Auswuchten.
Wir haben das Auto erwähnt, das das klassischste und für jedermann verständliche Beispiel ist, aber auch ein einfacher Küchenmixer hat in seinem Inneren Elemente, die sich mit hoher Geschwindigkeit drehen, und unterliegt demselben Phänomen. Auch in diesem Fall muss ein dynamisches Gleichgewicht erreicht werden.
Lassen Sie uns ins Detail gehen, um die Ursachen und Auswirkungen des Ungleichgewichts zu verstehen und zu erfahren, wie Sie ein dynamisches Gleichgewicht erreichen können.
Wie beeinflusst das Ungleichgewicht den Betrieb von Maschinen?
Ungleichgewicht ist eine Situation, in der etwas nicht in den richtigen Proportionen ist. Es ist ein abstrakter Begriff mit der allgemeinen Bedeutung von „Ungleichgewicht“. In einer Maschine bezeichnet es das fehlende Gleichgewicht der Massen eines Körpers, der sich um seine Achse dreht.
Im alltäglichen Sprachgebrauch bezeichnet das Substantiv „Ungleichgewicht“ auch die „Masse, die ein Ungleichgewicht erzeugt“ oder den „Vektor des Ungleichgewichts“ oder die „Messung des Ungleichgewichts durch seine Auswirkungen“ (z.B. sagen wir „füge dem Rotor ein Ungleichgewicht hinzu“ oder „dieser Rotor hat ein Ungleichgewicht von g-mm“ oder „das Ergebnis von Ungleichgewichten“, usw.).
Die Auswirkung der Unwucht als Hauptquelle von Vibrationen ist sicherlich nicht abstrakt; es genügt zu sagen, dass die Unwucht eines rotierenden Körpers, der auf Lagern ruht, Kräfte erzeugt, die mit dem Quadrat der Rotationsgeschwindigkeit wachsen und leicht zerstörerische Intensitäten erreichen können. Deshalb ist es wichtig, ein dynamisches Gleichgewicht zu erreichen.
Eine Masse, die in einem bestimmten Abstand von der Rotationsachse aufgebracht wird, verwandelt einen ausgewuchteten Rotor nur dann in einen unausgewuchteten Rotor, wenn der Rotor durch Zapfen und Lager gestützt wird, die ihn zwingen, sich um eine genau definierte Achse zu drehen. Gibt es dagegen keine obligatorische Drehachse, verschiebt die Unwuchtmasse lediglich die Achse des Rotors, der sich dann wieder reibungslos um seine neue Achse drehen kann.
Was sind die häufigsten Ursachen für Ungleichgewicht in Industriemaschinen?
1. unfertige, gegossene oder geschmiedete Komponenten, die in Bezug auf die Drehachse kaum konzentrisch oder symmetrisch sind;
2. Prozess- und Montagetoleranzen, die Exzentrizitäten, Spielräume und Fehler in der Oberflächenneigung verursachen;
3. Inhomogenitäten in den verwendeten Materialien aufgrund von Porosität, Koagulation, Einschlüssen oder Unregelmäßigkeiten in der Kristallstruktur und Dichte;
4. Verchromungen und Beschichtungen in verschiedenen Materialien auf dem Rotor oder seinen Komponenten;
5. Asymmetrien in den Rotorkomponenten aufgrund von Design- oder Konstruktionsanforderungen (Schlüsselhohlräume, Wicklungen für Elektromotoren, Griffe usw.);
6. Biegung oder Verformung aufgrund von erzwungenen oder erhitzten Baugruppen oder/und Wärmebehandlung, Nitrierung, etc;
7. Ungleichmäßigkeiten, die während des Betriebs durch elastische, plastische oder permanente Verformungen entstehen, die durch Zentrifugalkräfte oder durch die Flüssigkeit, in der der Rotor arbeitet, oder durch Temperaturschwankungen verursacht werden.
Der Konstrukteur ist verpflichtet, alle rotierenden Komponenten sorgfältig zu untersuchen, um mögliche Ursachen für eine Fehlausrichtung während der Herstellung, der Installation und des Betriebs zu minimieren. Es muss immer bedacht werden, dass schwerwiegende Unwuchten oft umfangreiche, kostspielige und sehr oft komplexe Korrekturmaßnahmen erfordern.
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Die schädlichen Folgen einer Unwucht. Denn es ist zwingend erforderlich, ein dynamisches Gleichgewicht anzustreben.
Wenn ein unausgewuchteter Körper gedreht wird, erzeugt er mechanische Schwingungen und Spannungen im Rotor selbst, in den Lagern und in der gesamten Struktur der Maschine.
Das Ausmaß der Auswirkungen hängt im Wesentlichen von der Betriebsgeschwindigkeit, den Massen und der Steifigkeit und Dämpfung der beteiligten Teile (Rotor, tragende Strukturen und Fundamente) ab.
Die schädlichsten und/oder störendsten Auswirkungen der durch Unwuchten erzeugten Schwingungen sind:
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- Verschleiß von Lagern, Stiften, Kupplungen, Zahnrädern usw.;
- Ausfälle durch Wechselbelastungen in den Sockeln, Stützen, Platten und Fundamenten;
- Verringerung der mechanischen Leistungsfähigkeit der Maschine und ihrer Nutzungsdauer;
- Verschlechterung der Qualität des von der Maschine produzierten Materials;
- Verbrauch von Energie, die notwendig ist, um die Vibrationen der verschiedenen mit dem Rotor verbundenen Tele anzutreiben;
- Übertragung der Vibrationen auf die anderen Teile der Maschine und über die Plattformen auch auf andere Maschinen der Anlage, mit möglichen besonders schädlichen Resonanzphänomenen, die sich daraus ergeben;
- Störungen verschiedener Art für Mensch und Umwelt, wie alle mechanischen Vibrationen, egal wie sie erzeugt werden
Wie man Ungleichgewicht misst und korrigiert, um dynamische Auswuchtung zu erreichen
Die strenge Grundlage der Unwuchtmessung und des Unwuchtausgleichs ist in DIN ISO 1940-1 (früher VDI-Richtlinie 2060 genannt) festgelegt. Die Genauigkeit einer Waage wird mit der Waagengüte „G“ (früher Q genannt) angegeben.
Abhängig von der Komplexität der Objekte und/oder der zu kontrollierenden Maschine und/oder der zu erzielenden Genauigkeit gibt es zwei Arten von Ansätzen:
1. Statisches Auswuchten, das an ruhenden Systemen und ohne besondere Messgeräte durchgeführt wird. Dabei wird einfach der Gleichgewichtszustand an verschiedenen Punkten des Rotors überprüft, nachdem dieser um seine Achse gedreht wurde.
2. Dynamische Auswuchtung, das an rotierenden Systemen durchgeführt wird. Wenn es sich um komplexe Maschinen handelt und das Verhalten der während des Betriebs erzeugten Schwingungen überwacht werden soll, werden Kraftmessgeräte (Beschleunigungsmesser o.ä.) verwendet, die an geeigneter Stelle in der Anlage angebracht und an Kontrollmonitore angeschlossen sind, die mit der Schalttafel der Maschine verbunden sind. Wenn es sich um einzelne Objekte handelt, wird eine spezielle Maschine verwendet, die als „Auswuchtmaschine“ oder „Auswuchtmaschine“ bezeichnet wird und mit der man, nachdem man den Rotor mit einer angemessenen Geschwindigkeit in Drehung versetzt hat, sofort eingreift, indem man entsprechend den Angaben des Messgeräts Material hinzufügt oder entfernt.
Die 10 besten Expertenempfehlungen zur Aufrechterhaltung des dynamischen Gleichgewichts
Die im Bereich der Zentrifugaltrennung durch Dekantieren verwendeten zykloidischen Reduzierstücke müssen aufgrund ihrer Geometrie und ihres Eigengewichts (bei den schwersten Größen kann es sogar 500 kg übersteigen) aus zwei grundlegenden Gründen einer genauen und strengen dynamischen Auswuchtung unterzogen werden:
1. Das gesamte Reduzierstück dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Trommel des Dekanters, die zur Erzeugung des für die Trennung der zu behandelnden Flüssigkeit in die verschiedenen Phasen (typischerweise flüssig-fest) geeigneten Zentrifugalkraftfeldes mit Geschwindigkeiten von 2000 g/1 bei großen Größen bis zu 8000 g/1 bei kleineren Größen rotiert
2. Aus konstruktiven Gründen ist das Reduzierstück oft freitragend auf einer Seite der Dekanterstützen montiert und unterliegt dem Zug der Bewegungsbänder aller Dekanter.
Es ist leicht zu verstehen, dass die gesamte Dynamik der Maschine schwerwiegende Auswirkungen auf ihre korrekte Verwendung hätte, wenn der Auswuchtvorgang nicht oder nur teilweise durchgeführt würde.
Im Folgenden finden Sie eine kurze Liste mit Empfehlungen, die Sie bei der Lösung des Problems beachten sollten:
1) Bestimmen Sie die erforderliche Auswuchtklasse (Toleranz) genau.
2) Sobald der Konstrukteur die für den Mechanismus erforderliche Genauigkeitsklasse festgelegt hat, ist es nutzlos und unwirtschaftlich, beim Auswuchten eine höhere Genauigkeit zu erzielen. Der Prozess selbst ist teuer.
3) Bestimmen Sie, ob der Rotor steif oder flexibel ist.
4) Wenn der Rotor starr ist, wählen Sie die beiden günstigsten Ausgleichsebenen und die niedrigste Auswuchtgeschwindigkeit, die mit der gewünschten Genauigkeit vereinbar ist.
5) Wenn der Rotor flexibel ist, wählen Sie die zwei oder mehr am besten geeigneten Ausgleichsebenen, um die durch die Unwucht verursachte Biegung zu reduzieren.
6) Wenn der Rotor flexibel ist, sollten Sie eine der vereinfachten Auswuchtmethoden in Betracht ziehen, bevor Sie zum Modalausgleich übergehen.
7) Wenn der Rotor stark unausgewuchtet ist, reduzieren Sie zunächst die statische Unwucht bei niedriger Drehzahl.
8) Beenden Sie das Auswuchten nach Möglichkeit, wenn der Rotor unter tatsächlichen Betriebsbedingungen montiert ist.
9) Verwenden Sie eine Auswuchtmaschine mit angemessener Empfindlichkeit, Auswuchtgeschwindigkeit, Antriebsleistung sowie Sicherheits- und Schutzvorrichtungen.
10) Wenden Sie sich an das Konstruktionsbüro des Maschinenherstellers: Ein seriöser Hersteller pflegt eine für beide Seiten vorteilhafte und kostenlose Zusammenarbeit mit seinen Kunden.
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